Спосіб запобігання утворенню парникових газів

Реферат: Спосіб запобігання утворенню парникових газів включає процес виготовлення якнайменше одної свердловини у тілі звалища та подальше внесення у тіло звалища реагенту, що містить живу культуру. Як реагент використовують композитну суміш, яка має у своєму складі якнайменше одну культуру аборигенного психротрофного метанотрофного мікроорганізму. UA 69935 U (54) СПОСІБ ЗАПОБІГАННЯ УТВОРЕННЮ ПАРНИКОВИХ ГАЗІВ UA 69935 U UA 69935 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технологій запобігання утворенню парникових газів та утилізації муніципальних відходів і може використовуватись у житлово-комунальному господарстві для поліпшення екологічного становища довкілля. Відомий спосіб утилізації твердих побутових відходів та полігон для їх розміщення [Патент Російської Федерації на винахід № 2406578, В09В3/00, 2010 р.]. Суть цього технічного рішення полягає в тому, що спосіб включає розміщення твердих побутових відходів (далі за текстом ТПВ) у чаші полігону, відведення дренажних вод до випаровувального ставка, послідовне нагнітання осаду стічних вод, що складаються із суміші осаду та мулу, та повітря у спеціальні свердловини, які розміщені у тілі звалища з подальшим формуванням аеробних, перехідних та анаеробних зон. Надлишок дренажної води фільтрують. Таким чином, досягнення технічного результату полягає у прискоренні процесу сумісного компостування ТПВ та стічних вод, що призводить до збільшення щільності звалищного тіла та покращення якості дренажних вод. Недоліками відомого технічного рішення є те, що процес утворення парникових газів залишається неконтрольованим, а поліпшення екологічної ситуації довкілля зведено лише до поліпшення якості дренажної води. Відомий спосіб обробки полігонів твердих побутових відходів, що рекультивуються, та звалищ [Патент Російської Федерації на винахід № 2297888, В09В3/00,2007 р.]. Суть цього технічного рішення полягає в тому, що до тіла полігону або звалища вносять реагент, який складається із суміші двох накопичувальних культур метанотрофних бактерій, що отримують під час культивації суміші суспензії покрівельного шару ґрунту полігону та мінерального середовища у флаконі з газовою фазою, що містить метан, при температурі 20 °C протягом одного місяця і при температурі 10-15 °C протягом двох місяців. Вміст флакона використовують як інокулят для пересівання у флакони більшого об'єму. Культури, що виросли у цих флаконах, використовують як інокулят для посіву у ферментері, що працює у режимі періодичного культивування при температурі 15 та 20 °C з постійним продуванням середовища метаноповітряною сумішшю. Отримані накопичувальні культури змішують, центрифугують, осад суспендують у одному літрі води. Отриманий концентрат розводять водою та вносять до свіжонасипаного ґрунту полігону ТПВ або звалища шляхом утворення у ґрунті заглибин, наливання до цих заглибин концентрату та подальшого присипання заглибин ґрунтом. Недоліками відомого способу є те, що кількість метану (парникового газу), який утворився у тілі звалища, може бути значно більшою, ніж кількість мікроорганізмів, які здатні його нейтралізувати, оскільки запропонований спосіб не передбачає постійний контроль стану поверхневого ґрунту на наявність в ньому достатньої кількості "працездатних" мікроорганізмів. Найближчим до корисної моделі є спосіб одержання біогазу [Патент України на винахід № 83429, C02F11/04, В09В3/00, бюл. № 13 від 10.07.2008 p.]. Відомий спосіб включає проведення свердловинної дегазації масиву полігону ТПВ, будівництво системи отримання, збору та утилізації звалищного газу та біогазу на поверхні, рекультивацію фільтрату, а також рекультивацію поверхні масиву, після якої визначають дегазовані ділянки масиву полігону. Через дегазаційні свердловини на цих ділянках у масив закачують суспензію органічних відходів, закривають свердловини на час ферментації суспензії у масиві, видобувають біогаз, при цьому процеси закачування суспензії та видобутку біогазу проводять одночасно для різних груп свердловин. Недоліками відомого способу є те, що задачею зазначеного способу є не поліпшення стану навколишнього середовища та усунення утворення метану (парникового газу), а отримання якнайбільшої кількості біогазу, що утворюється в результаті процесів бродіння органічної складової ТВП в тілі звалища. Оскільки головною задачею способу одержання біогазу є саме одержання біогазу, тоді, як наслідок, є очевидним подовження процесів бродіння, побічним ефектом якого і є утворення метану, утилізація якого жодним чином не гарантована при застосуванні зазначеного способу. Отже, контроль процесів утворення метану (парникового газу) лишаються поза увагою зазначеного способу. Задачею корисної моделі, що заявляється, є вдосконалення способів біоремедіації будьяких звалищ ТПВ, в тому числі полігонів ТПВ, шляхом поліпшення екології навколишнього середовища та запобігання утворенню метану (парникового газу), стимуляція біодеградативної активності аборигенних, адаптованих та модифікованих біологічних систем та окремих мікроорганізмів. Деградацію та детоксикацію полютантів у способі запобігання утворенню парникових газів проводять за допомогою використання біохімічного потенціалу аборигенних, адаптованих та модифікованих біологічних систем, насамперед, мікроорганізмів. 1 UA 69935 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Поставлена задача вирішується тим, що запропонований спосіб передбачає створення у масиві звалища (полігону) ТПВ якнайменше одної свердловини, подальший відбір якнайменше однієї проби для вибору якнайменше одного екотопу з необхідними фізико-хімічними характеристиками, а саме, перевага віддається природним аборигенам екотипів психротрофних метанотрофних культур - продуцентів sMMO. З вибраного якнайменше одного екотопу з необхідними фізико-хімічними характеристиками готують композитну суміш, попередньо виростивши достатню кількість мікроорганізмів. Готову композитну суміш вносять у якнайменше одну свердловину, що виконана у тілі звалища (полігону) ТПВ для відбору проб. Таким чином, запропонований спосіб запобігає утворенню метану (парникового газу) у тілі звалища (полігону) ТПВ завдяки прискоренню деструкції органічної складової ТПВ, унеможливлює викиди метану (парникового газу) у довкілля. Корисна модель може бути реалізована наступним чином. По всій площі звалища (полігону) ТПВ утворюють "сітку" із свердловин для відбору проб та вибору екотопів з необхідними фізико-хімічними характеристиками (температура, відносний вміст метану та кисню тощо). З відібраних екотопів особливе значення надається метанокислюючим бактеріям (метанотрофам), які мають цілу низку переваг у порівнянні з іншими мікроорганізмами. Реалізація переваг метанотрофів дозволяє отримати метанмонооксигеназу (ММО), ключового ферменту у ланцюзі окислення метану, а саме, його розчинної форми sMMO. За допомогою sMMO метанотрофи здатні деградувати різноманітні похідні алканів, ароматичні з'єднання та інші полютанти, що є шкідливими для навколишнього середовища. Отже, з відібраних екотопів, які відповідають визначеним фізико-хімічним характеристикам та добре адаптовані до середовища звалища (полігону) ТПВ, вирощують колонію мікроорганізмів шляхом створення елективних умов для домінування психротрофних метанокислюючих штамів, що виробляють sMMO. Колонії мікроорганізмів вирощують у такій кількості, щільність якої достатня для приготування необхідного об'єму композитної суміші для обробки визначеної площі звалища (полігону) ТПВ. Основна маса композитної суміші складається, як правило, з штамів роду Methylosinus та Methylocystis. Культурна, морфологічна, ультраструктурна, фізіологічна та метаболічна характеристики аборигенних мікроорганізмів, що виділені для розмноження та привалювання, каталізуються ензимами. Отриману композитну суміш вносять до тіла звалища (полігону) ін'єкційним способом по "сітці" свердловин, що виконані під час взяття проб. Спосіб був застосований: - на шламовідстійнику НПЗ в місті Херсоні (Україна), площа обробки 0,1 га, глибина обробки 2 м; - на полігоні ТПВ в місті Гданськ (Польща), площа обробки 6 га та об'єм обробки 0,5 млн. т, що містив 5-40 % органічних та нафтових відходів на різних дільницях. Таким чином, запропонований спосіб може бути реалізовано в умовах існуючого рівня техніки за допомогою стандартного обладнання вітчизняного та/або закордонного виробництва. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 1. Спосіб запобігання утворенню парникових газів, який включає процес виготовлення якнайменше одної свердловини у тілі звалища з твердими побутовими відходами та подальше внесення у тіло звалища через свердловину реагенту, що містить живу культуру якнайменше одного мікроорганізму, який відрізняється тим, як реагент використовують композитну суміш, яка має у своєму складі якнайменше одну культуру аборигенного психротрофного метанотрофного мікроорганізму. 2. Спосіб запобігання утворенню парникових газів за п. 1, який відрізняється тим, що як реагент використовують композитну суміш, яка має у своєму складі якнайменше одну культуру аборигенного психротрофного метанотрофного мікроорганізму, що здатний продукувати фермент ММО та його форми. 3. Спосіб запобігання утворенню парникових газів за п. 2, який відрізняється тим, що як реагент використовують композитну суміш, яка має у своєму складі якнайменше одну культуру аборигенного психротрофного метанотрофного мікроорганізму, що здатний продукувати фермент ММО, а саме його розчинну форму sММO. 4. Спосіб запобігання утворенню парникових газів за п. 1, який відрізняється тим, що після виготовлення якнайменше одної свердловини у тілі звалища проводять відбір проб з тіла звалища, з відібраних проб готують композитну суміш шляхом створення елективних умов для 2 UA 69935 U переважного домінування психротрофних метанокислюючих штамів мікроорганізмів, які здатні продукувати фермент ММО, а саме, його розчинну форму sММO. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3